KR102206645B1 - Positioning system and method capable of improving positioning performance at low power - Google Patents

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Abstract

본 발명은 측위 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 저전력 측위 성능이 향상된 측위 시스템은, GNSS(GPS, Glonass, Galileo, Compass) 신호를 수신하는 안테나; 상기 GNSS 신호를 변환한 후, 조난신호와 다중화하여(Muxing) 송출하는 조난신호 송출부; 상기 송출된 신호를 수신한 후 릴레이 한 변환된 신호를 주파수를 변환하여 송출하는 탐색구조 위성; 및 상기 탐색구조 위성으로부터 상기 변환된 신호를 수신하고, 상기 변환된 신호로부터 상기 조난신호를 분리하여, 상기 조난신호가 송출된 위치를 산출하는 지상국;을 포함한다. The present invention relates to a positioning system and method. A positioning system with improved low-power positioning performance according to the present invention includes an antenna for receiving a GNSS (GPS, Glonass, Galileo, Compass) signal; A distress signal transmitting unit that converts the GNSS signal and then multiplexes it with the distress signal to transmit it; A search structure satellite that converts a frequency and transmits the converted signal relayed after receiving the transmitted signal; And a ground station which receives the converted signal from the search structure satellite, separates the distress signal from the converted signal, and calculates a location where the distress signal is transmitted.

Description

저전력 측위 성능이 향상된 측위 시스템 및 방법{POSITIONING SYSTEM AND METHOD CAPABLE OF IMPROVING POSITIONING PERFORMANCE AT LOW POWER}Positioning system and method with improved low power positioning performance {POSITIONING SYSTEM AND METHOD CAPABLE OF IMPROVING POSITIONING PERFORMANCE AT LOW POWER}

본 발명은 측위 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a positioning system and method.

도 1은 종래 기술인 CAF MAP 방법의 실시 예를 설명하기 위한 개념도이다. 1 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of a conventional CAF MAP method.

도 1을 참조하면, 종래의 CAF MAP 방법은 중궤도 탐색구조 시스템(MEOSAR)에 적용 시 선택된 두 위성의 기하학적 구조(Geometry)에 의해 매번 위치추정 정확도가 달라지고, 50초 간격의 조난 신호를 최소 20번 이상 신호처리 해야 하기 때문에 COSPAS-SARSAT에서 요구하는 조난 구조시간 5분을 만족시킬 수 없는 상황이다. Referring to Figure 1, the conventional CAF MAP method is applied to the MEOSAR, the position estimation accuracy is changed every time by the geometry of the two selected satellites, and the distress signal of 50 seconds is minimized. Since it has to process signals more than 20 times, it is not possible to satisfy the 5 minute distress rescue time required by COSPAS-SARSAT.

이를 다중 CAF MAP을 통하여 조난 신호를 수신한 위성들 간의 CAF MAP을 여러 번 수행하면, 한 번의 조난 신호 혹은 소수의 조난 신호로도 위치추정 정확도 향상 및 구조시간 단축의 효과를 얻을 수 있다. If CAF MAP is performed several times between satellites that have received the distress signal through multiple CAF MAP, even a single distress signal or a small number of distress signals can improve location estimation accuracy and reduce rescue time.

이는 TDOA-FDOA를 연계한 Cross Ambiguity Function (CAF) 기법이며 이 기법은 저궤도 혹은 중궤도 위성에 의한 활용 시, 수신부가 동기 되어야 하며 속도가 커 도플러가 큰 경우 그 정밀도가 높다. 따라서 정지궤도 위성을 이용하는 경우에는 거의 무용지물에 가깝다. This is a Cross Ambiguity Function (CAF) technique that connects TDOA-FDOA. When used by a low-orbit or mid-orbit satellite, the receiving unit must be synchronized and the accuracy is high when the speed is large and the Doppler is large. Therefore, it is almost useless when using geostationary satellites.

COSPAS SARSAT 시스템에서는 중궤도를 이용한 지상 측위 기능을 지원하여, 탐색구조 비콘에 탑재된 GNSS 칩에 의한 측위가 가용하지 않은 경우에도, 지상에서 중계된 조난신호만을 처리하여, CAF 기법으로 조난자의 위치를 파악하도록 한다. 다만, 그 정밀도가 1 내지 2 km 정도로 정밀하지 않다는 한계가 있다. The COSPAS SARSAT system supports the ground positioning function using mid-orbit, so even when positioning by the GNSS chip mounted on the search structure beacon is not available, only the distress signal relayed from the ground is processed, and the location of the victim is determined using the CAF technique. Try to grasp. However, there is a limit that the precision is not as precise as 1 to 2 km.

도 2는 종래 기술인 초저전력 측위 방법의 실시 예를 설명하기 위한 개념도이다. 2 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of a conventional ultra-low power positioning method.

도 2를 참조하면, 종래의 초저전력 측위 방법은, 휴대형 단말의 초저전력 측위를 위해 Cloud GNSS 개념으로, GNSS 신호를 Sampling 수준으로 아주 적은 양을 Capture하여 서버로 전송한다. 그리고, 서버에서 정밀 측위를 실행함으로써, 단말의 전력소모를 획기적으로 감소시킬 수 있는 기술이다. 도 2는 이러한 Cloud의 구성과 운용의 개념도이다. Referring to FIG. 2, the conventional ultra-low power positioning method is a Cloud GNSS concept for ultra-low power positioning of a portable terminal, and captures a very small amount of a GNSS signal at a sampling level and transmits it to a server. In addition, by performing precise positioning in the server, it is a technology that can significantly reduce the power consumption of the terminal. 2 is a conceptual diagram of the configuration and operation of such a cloud.

종래기술인 CAP MAP 방법은 조난신호를 송출 시에 CAF의 원리적인 특성상, Doppler 효과가 적은 GEO (정지궤도위성)에 의한 신호 Relay나 중궤도에 의한 신호 Relay 시에는, 이를 통하여 확보할 수 있는 측위 성능은 크게 저하되게 된다. 또한, 정지궤도위성만을 사용하는 경우 측위가 불가능할 수 있다. The CAP MAP method, which is a prior art, is a positioning performance that can be secured through signal relay or mid-orbit signal relay by GEO (geostationary orbit satellite) with little Doppler effect due to the principle of CAF when transmitting distress signals. Is greatly degraded. In addition, positioning may be impossible if only geostationary satellites are used.

종래기술인 초저전력 측위 방법은, 초저전력 측위를 위해 Cloud GNSS 개념으로 GNSS 신호를 Sampling 수준으로 아주 적은 양을 Capture하여 서버로 전송하고, 서버에서 정밀 측위를 실행함으로써 저전력의 측위가 가능하게 하는 방법이다. The conventional ultra-low-power positioning method is a Cloud GNSS concept for ultra-low-power positioning, which captures a very small amount of GNSS signals at a sampling level and transmits them to the server, and enables low-power positioning by performing precise positioning on the server. .

그러나, 현존 COSPAS SARSAT의 경우에는 매 50초마다, 기존 협대역 방식은 0.5초, 새로운 spread spectrum 방식은 1.0 초간 80 내지 160비트정도의 데이터밖에 송출할 수 없어 Cloud GNSS 방식을 직접 적용할 수가 없다. However, in the case of the existing COSPAS SARSAT, only about 80 to 160 bits of data can be transmitted every 50 seconds, the existing narrowband method is 0.5 seconds, and the new spread spectrum method is 1.0 second, so the Cloud GNSS method cannot be directly applied.

본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또 다른 목적은, 조난신호의 Relay 수신에 의한 조난자 위치파악의 한계를 극복하고, Cloud GNSS 기법의 저전력 및 측위 정밀도의 향상에 대한 이점을 COSPAS SARSAT의 측위 정밀도 향상에 적용하고자 하는 방법을 제시하는 저전력 측위 성능이 향상된 측위 시스템 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.It is an object of the present invention to solve the above and other problems. Another purpose is to overcome the limitation of finding the location of the victim by relay reception of the distress signal, and to propose a method to apply the advantages of low power and improved positioning precision of the Cloud GNSS technique to the improvement of the positioning precision of COSPAS SARSAT. It is an object of the present invention to provide a positioning system and method with improved positioning performance.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, GNSS(GPS, Glonass, Galileo, Compass) 신호를 수신하는 안테나; 상기 GNSS 신호를 변환한 후, 조난신호와 다중화하여(Muxing) 송출하는 조난신호 송출부; 상기 송출된 신호를 수신한 후 릴레이한 릴레이 신호를 주파수를 변환하여 지상으로 송출하는 탐색구조 위성; 및 상기 탐색구조 위성으로부터 상기 릴레이 신호를 수신하고, 상기 릴레이 신호로부터 상기 조난신호를 분리하여, 상기 조난신호가 송출된 위치를 산출하는 지상국;을 포함하는 것을 특징으로 하는 저전력 측위 성능이 향상된 측위 시스템을 제공한다. According to an aspect of the present invention in order to achieve the above or other objects, an antenna for receiving a GNSS (GPS, Glonass, Galileo, Compass) signal; A distress signal transmitting unit that converts the GNSS signal and then multiplexes it with the distress signal to transmit it; A search structure satellite for receiving the transmitted signal, converting a relayed signal to a frequency, and transmitting the relay signal to the ground; And a ground station receiving the relay signal from the search structure satellite, separating the distress signal from the relay signal, and calculating a location from which the distress signal is transmitted; a positioning system with improved low-power positioning performance, comprising: Provides.

실시 예에 있어서, 상기 조난신호 송출부는, 상기 안테나를 통해 수신된 GNSS 신호를 상기 조난신호의 송출 주파수로 하향변환(Down Conversion)할 수 있다. In an embodiment, the distress signal transmitter may down-convert the GNSS signal received through the antenna into a transmission frequency of the distress signal.

또 다른 실시 예에 있어서, 상기 지상국은, 신호 디스플레딩(dispreading)을 하여, 상기 릴레이 신호에서 상기 GNSS 신호와 상기 조난신호를 분리할 수 있다. In another embodiment, the ground station may separate the GNSS signal and the distress signal from the relay signal by performing signal dispreading.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 안테나를 통해, GNSS(GPS, Glonass, Galileo, Compass) 신호를 수신하는 단계; 조난신호 송출부에 의해, 상기 GNSS 신호를 변환한 후, 조난신호와 다중화하여(Muxing) 송출하는 단계; 탐색구조 위성을 통해, 상기 송출된 신호를 수신한 후 릴레이 한 릴레이 신호를 주파수를 변환하여 송출하는 단계; 및 지상국에 의해, 상기 탐색구조 위성으로부터 상기 릴레이 신호를 수신하고, 상기 릴레이 신호로부터 상기 조난신호를 분리하여, 상기 조난신호가 송출된 위치를 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 저전력 측위 성능이 향상된 측위 방법을 제공한다. Further, according to another aspect of the present invention, through an antenna, receiving a GNSS (GPS, Glonass, Galileo, Compass) signal; Converting the GNSS signal by a distress signal transmitting unit, and then multiplexing it with the distress signal to transmit it; Converting a frequency of a relayed relay signal after receiving the transmitted signal through a search structure satellite and transmitting the relay signal; And calculating, by a ground station, the relay signal from the search structure satellite, separating the distress signal from the relay signal, and calculating a location from which the distress signal is transmitted; This improved positioning method is provided.

실시 예에 있어서, 상기 조난신호 송출부에 의해, 상기 GNSS 신호를 변환하는 단계는, 상기 안테나를 통해 수신된 GNSS 신호를 상기 조난신호의 송출 주파수로 하향변환(Down Conversion)하는 단계와, 상기 하향변환 하는 단계에 의해 변환된 아날로그 신호를 상기 조난신호와 다중화(Muxing)하는 단계;를 포함할 수 있다. In an embodiment, the converting of the GNSS signal by the distress signal transmitter comprises: down-converting the GNSS signal received through the antenna to a transmission frequency of the distress signal, and the downlink It may include; the step of multiplexing the distress signal and the analog signal converted by the conversion step (Muxing).

또 다른 실시 예에 있어서, 상기 지상국에 의해, 상기 릴레이 신호로부터 상기 조난신호를 분리하는 단계는, 신호 디스플레딩(dispreading)을 하여, 상기 릴레이 신호에서 상기 GNSS 신호와 상기 조난신호를 분리하는 단계;를 포함할 수 있다. In another embodiment, the step of separating the distress signal from the relay signal by the ground station includes: separating the GNSS signal and the distress signal from the relay signal by performing signal dispreading; It may include.

본 발명에 따른 저전력 측위 성능이 향상된 측위 시스템 및 방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.The effects of the positioning system and method with improved low-power positioning performance according to the present invention will be described as follows.

본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 짧은 시간의 GNSS 신호를 아날로그 형태로 송출하여, 탐색구조단말기의 정밀한 위치결정을 가능하게 해준다. According to at least one of the embodiments of the present invention, the GNSS signal of a short time is transmitted in an analog form, thereby enabling precise positioning of the search rescue terminal.

그리고, GNSS 신호수신처리의 부담을 지상국에서 담당하게 하여, 단말기의 항법해를 위한 전력소모를 획기적으로 줄여, 조난신호를 송출하는 시간을 늘리거나 탐색구조단말의 배터리 용량을 절감시켜, 탐색구조단말의 소형화를 구현할 수 있다. In addition, by having the ground station take charge of the GNSS signal reception and processing burden, the power consumption for the navigation solution of the terminal is drastically reduced, increasing the time to transmit the distress signal or reducing the battery capacity of the search and rescue terminal. Miniaturization can be implemented.

또한, 칩 형태의 항법 수신기에서 불가능한 측위 성능 향상 및 열악한 신호 환경에서 측위 성능을 향상시키기 위한 알고리즘의 추가 개발 및 적용이 단말쪽이 아닌 서버쪽에서 이루어져 매우 용이하다.In addition, it is very easy to develop and apply an algorithm for improving positioning performance, which is impossible in a chip-type navigation receiver and improving positioning performance in a poor signal environment, at the server side instead of the terminal side.

또 다른 예로, 조난자의 측위 성능 향상은 구난 활동 시 수색해야할 지역의 크기를 축소영역으로 결정하기 때문에, 수색비용의 절감과 촌각을 다투는 조난자의 생존 가능성을 높이는데 기여할 수 있다.As another example, the improvement of the location performance of the victims determines the size of the area to be searched during rescue activities as a reduced area, which can contribute to reducing the search cost and increasing the survival probability of the victims struggling.

본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.Further scope of applicability of the present invention will become apparent from the detailed description below. However, since various changes and modifications within the spirit and scope of the present invention can be clearly understood by those skilled in the art, specific embodiments such as the detailed description and preferred embodiments of the present invention should be understood as being given by way of example only.

도 1은 종래 기술인 CAF MAP 방법의 실시 예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 종래 기술인 초저전력 측위 방법의 실시 예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 저전력 측위 성능이 향상된 측위 시스템의 실시 예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 저전력 측위 성능이 향상된 측위 방법의 실시 예를 설명하기 위한 흐름도이다. 1 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of a conventional CAF MAP method.
2 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of a conventional ultra-low power positioning method.
3 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of a positioning system with improved low-power positioning performance according to the present invention.
4 is a flowchart illustrating an embodiment of a positioning method with improved low-power positioning performance according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Hereinafter, exemplary embodiments disclosed in the present specification will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same reference numerals are assigned to the same or similar components regardless of the reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted. The suffixes "module" and "unit" for components used in the following description are given or used interchangeably in consideration of only the ease of preparation of the specification, and do not have meanings or roles that are distinguished from each other by themselves. In addition, in describing the embodiments disclosed in the present specification, when it is determined that a detailed description of related known technologies may obscure the subject matter of the embodiments disclosed in the present specification, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the accompanying drawings are for easy understanding of the embodiments disclosed in the present specification, and the technical idea disclosed in the present specification is not limited by the accompanying drawings, and all modifications included in the spirit and scope of the present invention It should be understood to include equivalents or substitutes.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinal numbers, such as first and second, may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms. These terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in the middle. Should be. On the other hand, when a component is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in the middle.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present application, terms such as "comprises" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 기술할 것이다. 이하의 설명에서 본 발명의 모든 실시형태가 개시되는 것은 아니다. 본 발명은 매우 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에 개시되는 실시형태에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시형태들은 출원을 위한 법적 요건들을 충족시키기 위해 제공되는 것이다. 동일한 구성요소에는 전체적으로 동일한 참조부호가 사용된다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Not all embodiments of the present invention are disclosed in the following description. The present invention may be implemented in a wide variety of forms, and should not be construed as being limited to the embodiments disclosed herein. The present embodiments are provided to satisfy legal requirements for application. The same reference numerals are used throughout the same elements.

본 발명은 조난신호의 Relay 수신에 의한 조난자 위치파악의 한계를 극복하고, Cloud GNSS 기법의 저전력 및 측위 정밀도의 향상에 대한 이점을 COSPAS SARSAT 및 유사한 저속 데이터 송출을 통한 측위 정밀도 향상에 적용하고자 하는 방법을 제시하는 것을 목적으로 한다. The present invention is a method to overcome the limitation of determining the location of a victim by relay reception of a distress signal, and to apply the advantages of low power and improved positioning precision of the Cloud GNSS technique to the improvement of positioning precision through COSPAS SARSAT and similar low-speed data transmission. The purpose is to present.

또한, 조난신호에는 일반적으로 조난자의 위치정보를 인코딩하여 송출하게 되는데, 단말이 동작을 시작하면서 항법 신호를 획득하여 첫 위치를 결정하는데 짧게는 30초에서 12.5분까지 소요된다. In addition, the distress signal is generally transmitted by encoding the location information of the victim. It takes from 30 seconds to 12.5 minutes to determine the first location by acquiring a navigation signal while the terminal starts operation.

하지만 Cloud GNSS 개념을 도입하면 이러한 시간을 획기적으로 줄일 수 있다. 뿐만 아니라, 단말 탑재 GNSS 수신 칩의 전력소비가 많아지는 나쁜 GNSS 신호수신환경에서도, 수신기의 연산 부하를 줄이거나 없애주면서 정밀한 조난자의 측위가 가능하게 된다.However, this time can be drastically reduced by introducing the Cloud GNSS concept. In addition, even in a bad GNSS signal receiving environment where the power consumption of the terminal mounted GNSS receiving chip increases, precise positioning of the victims is possible while reducing or eliminating the computational load of the receiver.

본 발명에 따르면, sampling 데이터를 기존 시스템으로 송출은 그 데이터 전송량의 제한으로 불가능하여, 아날로그방식으로 GNSS 주파수 대역(1.575.42 GHz)의 신호를 조난신호 주파수인 406 MHz로 하향변환(Down Conversion)하고, 이를 조난신호와 함께 변조하여 송출하게 된다. 이후, 이를 지상국에서 수신처리 함으로써 궤도 및 통신 링크상의 제약을 극복하여, 조난자의 위치파악을 좀 더 정밀하게 할 수 있도록 한다. According to the present invention, it is impossible to transmit sampling data to the existing system due to the limitation of the data transmission amount, so the signal in the GNSS frequency band (1.575.42 GHz) is down-converted to the distress signal frequency of 406 MHz in an analog method. Then, it is modulated with the distress signal and transmitted. Thereafter, the ground station receives and processes it to overcome the restrictions on the trajectory and communication link, so that the location of the victim can be more precisely determined.

도 3은 본 발명에 따른 저전력 측위 성능이 향상된 측위 시스템의 실시 예를 설명하기 위한 개념도이다. 3 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of a positioning system with improved low-power positioning performance according to the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 저전력 측위 성능이 향상된 측위 시스템은, 안테나(210), 조난신호 송출부(200), 탐색구조 위성(300) 및 지상국(400)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3, a positioning system with improved low-power positioning performance according to the present invention may include an antenna 210, a distress signal transmission unit 200, a search and rescue satellite 300, and a ground station 400.

상기 안테나(210)는, GNSS(GPS, Glonass, Galileo, Compass) 신호를 수신할 수 있다. The antenna 210 may receive a GNSS (GPS, Glonass, Galileo, Compass) signal.

상기 조난신호 송출부(200, 탐색구조단말기)는, 상기 GNSS 신호를 변환한 후, 조난신호와 다중화하여(Muxing) 송출할 수 있다. After converting the GNSS signal, the distress signal transmitting unit 200 may transmit the GNSS signal by multiplexing it with the distress signal.

실시 예로서, 상기 조난신호 송출부(200, 조난신호 송출단말, 탐색구조단말기)는, RF 및 주파수 변환장치를 포함할 수 있다. 그리고, 주파수 변환장치를 통해 변환된 GNSS 신호를 조난신호와 다중화(Muxing) 하여 송출할 수 있다. As an embodiment, the distress signal transmitting unit 200 (distress signal transmitting terminal, search rescue terminal) may include an RF and frequency converter. In addition, the GNSS signal converted through the frequency converter may be multiplexed with the distress signal and transmitted.

또 다른 실시 예로서, 상기 조난신호 송출부(200)는, 상기 안테나(210)를 통해 수신된 GNSS 신호를 상기 조난신호의 송출 주파수로 변환(Down Conversion)할 수 있다. In another embodiment, the distress signal transmitting unit 200 may convert the GNSS signal received through the antenna 210 into a transmission frequency of the distress signal (Down Conversion).

상기 탐색구조 위성(300)은, 상기 송출된 신호를 수신한 후 릴레이 한 릴레이 신호를 주파수를 변환하여 송출할 수 있다. After receiving the transmitted signal, the search structure satellite 300 may convert a frequency of a relayed relay signal and transmit it.

상기 지상국(400)은, 상기 탐색구조 위성(300)으로부터 상기 릴레이 신호를 주파수를 변환하여 수신하고, 상기 릴레이 신호로부터 상기 조난신호를 분리하여, 상기 조난신호가 송출된 위치를 산출할 수 있다. The ground station 400 may convert and receive the relay signal from the search structure satellite 300 by converting a frequency, separate the distress signal from the relay signal, and calculate a position at which the distress signal is transmitted.

실시 예로서, 상기 지상국(400)은, 신호 디스플레딩(dispreading)을 하여, 상기 릴레이 신호에서 상기 GNSS 신호와 상기 조난신호를 분리할 수 있다. As an embodiment, the ground station 400 may separate the GNSS signal and the distress signal from the relay signal by performing signal dispreading.

먼저, 조난상황에 처한 조난자의 정밀한 위치결정을 위해, 현존 COSPAS SARSAT 시스템의 경우, 위성을 이용한 도플러 효과나 탐색구조 단말의 항법 장치의 측위 정보 혹은 위성에 의해 중계된 여러 route의 조난신호를 이용한 CAF(Cross Ambiguity Function), 즉, TDOA-FDOA에 의한 측위방법 등을 활용한다. First, for precise positioning of the victim in distress, in the case of the existing COSPAS SARSAT system, the Doppler effect using satellites, positioning information of the navigation device of the search rescue terminal, or CAF using the distress signals of several routes relayed by the satellite. (Cross Ambiguity Function), that is, the positioning method by TDOA-FDOA is used.

본 발명에 따르면, 그 측위 정밀도를 향상시키기 위해 GNSS 신호를 주파수하향변환을 하여 조난신호 속에 Analog 형태로 결합시켜 송출함으로써, 단말에서의 전력소모도 줄이고 지상 서버에서 다양한 알고리즘에 의해 측위 정밀도를 향상시킬 수 있도록 한다.According to the present invention, in order to improve the positioning accuracy, the GNSS signal is frequency-down-converted and combined in the distress signal in an analog form to be transmitted, thereby reducing power consumption at the terminal and improving the positioning accuracy by various algorithms on the ground server. Make it possible.

이하, 본 발명에 따른 저전력 측위 성능이 향상된 측위 방법에 대하여 설명하고자 한다. Hereinafter, a positioning method with improved low-power positioning performance according to the present invention will be described.

본 발명에 따른 저전력 측위 성능이 향상된 측위 방법은, 먼저, 안테나를 통해, GNSS(GPS, Glonass, Galileo, Compass) 신호를 수신하는 단계를 진행한다. In the positioning method with improved low-power positioning performance according to the present invention, first, a step of receiving a GNSS (GPS, Glonass, Galileo, Compass) signal through an antenna is performed.

이어서, 조난신호 송출부에 의해, 상기 GNSS 신호를 변환한 후, 조난신호와 다중화하여(Muxing) 송출하는 단계를 진행한다. Subsequently, the distress signal transmitting unit converts the GNSS signal, and then performs a step of multiplexing it with the distress signal and transmitting it.

그 다음으로, 탐색구조 위성을 통해, 상기 송출된 신호를 수신한 후 릴레이 한 릴레이 신호를 주파수를 변환하여 송출하는 단계를 진행한다. Next, a step of converting the frequency of the relayed relay signal after receiving the transmitted signal through the search structure satellite and transmitting the relay signal is performed.

그리고, 지상국에 의해, 상기 탐색구조 위성으로부터 상기 릴레이 신호를 수신하고, 상기 릴레이 신호로부터 상기 조난신호를 분리하여, 상기 조난신호가 송출된 위치를 산출하는 단계를 진행한다. Then, the ground station receives the relay signal from the search structure satellite, separates the distress signal from the relay signal, and calculates a location where the distress signal is transmitted.

실시 예에 있어서, 상기 조난신호 송출부에 의해, 상기 GNSS 신호를 변환하는 단계는, 상기 안테나를 통해 수신된 GNSS 신호를 상기 조난신호의 송출 주파수로 변환(Down Conversion)하는 단계를 포함할 수 있다. In an embodiment, the converting of the GNSS signal by the distress signal transmitting unit may include down converting a GNSS signal received through the antenna into a transmission frequency of the distress signal. .

또 다른 실시 예에 있어서, 상기 지상국에 의해, 상기 릴레이 신호로부터 상기 조난신호를 분리하는 단계는, 신호 디스플레딩(dispreading)을 하여, 상기 릴레이 신호에서 상기 GNSS 신호와 상기 조난신호를 분리하는 단계를 포함할 수 있다. In another embodiment, the step of separating the distress signal from the relay signal by the ground station comprises: separating the GNSS signal and the distress signal from the relay signal by performing signal dispreading. Can include.

도 4는 본 발명에 따른 저전력 측위 성능이 향상된 측위 방법의 실시 예를 설명하기 위한 흐름도이다. 4 is a flowchart illustrating an embodiment of a positioning method with improved low-power positioning performance according to the present invention.

도 4를 참조하면, 먼저, 조난신호가 매 50초마다 1초간 송출[250]되므로, 조난신호[310]가 송출되는 시간 동안 수신되는 GNSS 신호[120]를 수신[210]하여, 조난신호[230] 송출 주파수인 406 MHz로 하향변환(Down Conversion)[220]하여 생성된 조난신호와 Mux[240]한다. Referring to FIG. 4, first, since a distress signal is transmitted every 50 seconds for 1 second [250], the GNSS signal [120] received during the time when the distress signal [310] is transmitted [210] is received [210], and the distress signal [ 230] Mux [240] with the generated distress signal by down conversion [220] to the transmission frequency of 406 MHz.

두 신호가 모두 CDMA 형태이므로 두 신호는 추후, Dispreading[430]을 통해 분리하여 처리가 가능하다. 이렇게 릴레이를 위해 송출된 조난신호(310)는 저궤도 탐색구조(LEOSAR), 중궤도 탐색구조(MEOSAR), 정지궤도 탐색구조(GEOSAR) 위성[300]을 통하여 지상국[400]으로 1544 MHz로 주파수가 변환되어 전송[320]된다. Since both signals are in CDMA format, the two signals can be separated and processed later through Dispreading [430]. In this way, the distress signal 310 transmitted for the relay has a frequency of 1544 MHz to the ground station [400] through the low orbit search structure (LEOSAR), the mid-orbit search structure (MEOSAR), and the geostationary orbit search structure (GEOSAR) satellite [300]. It is converted and transmitted [320].

현존시스템에서는 지상에서 릴레이 신호에 의한 CAF 방식의 측위를 위해서는 최소 4개의 위성으로부터 릴레이 된 신호를 수신해야 위치결정이 가능하나, 본 발명의 경우에는 하나의 위성 릴레이신호만으로도 0.2 초정도의 신호로 정밀 위치 결정이 가능하다. 특히, 도플러 효과가 거의 없는 정지궤도위성(GEOSAR)에 의한 신호만으로도 정밀 위치결정이 가능하다. In the existing system, positioning is possible only by receiving relayed signals from at least 4 satellites to position the CAF method by relay signals on the ground. Positioning is possible. In particular, precise positioning is possible with only a signal from a geostationary orbiting satellite (GEOSAR) that has almost no Doppler effect.

지상국에서 수신된 조난신호[320]는 안테나[410], RF/DC/ADC[420]을 거치고, dispreading[430]을 거쳐 조난신호와 항법신호로 분리된다. 이렇게 분리된 항법신호는 신호처리를 거쳐 의사거리의 측정에 활용되고, 항법위성의 궤도력(Ephemeris)은 별도로 확보하거나 더욱 정밀한 궤도력은 IGS로부터 확보하여, 정밀한 위치결정에 활용된다. The distress signal [320] received from the ground station passes through the antenna [410] and RF/DC/ADC [420], and is separated into a distress signal and a navigation signal through dispreading [430]. The separated navigation signal is used to measure the pseudorange through signal processing, and the orbital force (Ephemeris) of the navigation satellite is secured separately or a more precise orbital force is secured from the IGS and used for precise positioning.

즉, 수신된 항법신호는 데이터를 제외한 측정값만을 사용하기 때문에, 수 ms 부터 수백 ms 정도의 신호만으로도 정밀한 위치결정이 가능하게 된다. 또한, 단말기에서가 아닌 지상국 서버에서 위치결정을 수행하면, 단말 칩에서 적용이 불가능한 측위성능 알고리즘을 사용할 수 있으며, 미약 신호 등 열악한 신호 환경에서도 측위 성능이 향상될 수 있다. That is, since the received navigation signal uses only measured values excluding data, precise positioning is possible with only a signal of several ms to hundreds of ms. In addition, if positioning is performed in a ground station server rather than in a terminal, a positioning performance algorithm that cannot be applied in a terminal chip can be used, and positioning performance can be improved even in a poor signal environment such as a weak signal.

본 발명에 따른 저전력 측위 성능이 향상된 측위 시스템 및 방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.The effects of the positioning system and method with improved low-power positioning performance according to the present invention will be described as follows.

본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 짧은 시간의 GNSS 신호를 아날로그 형태로 송출하여, 탐색구조단말기의 정밀한 위치결정을 가능하게 해준다. According to at least one of the embodiments of the present invention, the GNSS signal of a short time is transmitted in an analog form, thereby enabling precise positioning of the search rescue terminal.

그리고, GNSS 신호수신처리의 부담을 지상국에서 담당하게 하여, 단말기의 항법해를 위한 전력소모를 획기적으로 줄여, 조난신호를 송출하는 시간을 늘리거나 탐색구조단말의 배터리 용량을 절감시켜, 탐색구조단말의 소형화를 구현할 수 있다. In addition, by having the ground station take charge of the GNSS signal reception and processing burden, the power consumption for the navigation solution of the terminal is drastically reduced, increasing the time to transmit the distress signal or reducing the battery capacity of the search and rescue terminal. Miniaturization can be implemented.

또한, 칩 형태의 항법 수신기에서 불가능한 측위 성능 향상 및 열악한 신호 환경에서 측위 성능을 향상시키기 위한 알고리즘의 추가 개발 및 적용이 단말쪽이 아닌 서버쪽에서 이루어져 매우 용이하다.In addition, it is very easy to develop and apply an algorithm for improving positioning performance, which is impossible in a chip-type navigation receiver and improving positioning performance in a poor signal environment, at the server side instead of the terminal side.

또 다른 예로, 조난자의 측위 성능 향상은 구난 활동 시 수색해야할 지역의 크기를 축소영역으로 결정하기 때문에, 수색비용의 절감과 촌각을 다투는 조난자의 생존 가능성을 높이는데 기여할 수 있다.As another example, the improvement of the location performance of the victims determines the size of the area to be searched during rescue activities as a reduced area, which can contribute to reducing the search cost and increasing the survival probability of the victims struggling.

상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.The above detailed description should not be construed as restrictive in all respects and should be considered as illustrative. The scope of the present invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention.

Claims (6)

GNSS(GPS, Glonass, Galileo, Compass) 신호를 수신하는 안테나를 포함하고, 상기 GNSS 신호를 조난신호의 송출 주파수로 변환한 후, 상기 조난신호와 다중화하여(Muxing) 송출하는 탐색구조단말기;
상기 송출된 신호를 수신한 후 상기 수신된 신호를 위성의 송출 주파수로 주파수 변환하여 지상으로 송출하는 탐색구조 위성; 및
상기 탐색구조 위성으로부터 상기 변환된 신호를 수신하고, 상기 변환된 신호로부터 상기 GNSS 신호와 상기 조난신호를 분리하고, 상기 GNSS 신호를 신호처리하여 상기 GNSS 신호로부터 상기 탐색구조단말기의 위치를 산출하는 지상국;을 포함하는 것을 특징으로 하는 저전력 측위 성능이 향상된 측위 시스템.A search rescue terminal including an antenna for receiving a GNSS (GPS, Glonass, Galileo, Compass) signal, converting the GNSS signal into a transmission frequency of the distress signal, and transmitting the multiplexed (Muxing) with the distress signal;
A search structure satellite for receiving the transmitted signal, converting the received signal to a transmission frequency of the satellite and transmitting it to the ground; And
A ground station receiving the converted signal from the search structure satellite, separating the GNSS signal and the distress signal from the converted signal, and processing the GNSS signal to calculate the location of the search structure terminal from the GNSS signal. A positioning system with improved low-power positioning performance, comprising: a. 제1항에 있어서,
상기 탐색구조단말기는,
상기 안테나를 통해 수신된 GNSS 신호를 상기 조난신호의 송출 주파수로 하향변환(Down Conversion)하는 것을 특징으로 하는 저전력 측위 성능이 향상된 측위 시스템.The method of claim 1,
The search structure terminal,
A positioning system with improved low power positioning performance, characterized in that down-converting the GNSS signal received through the antenna to a transmission frequency of the distress signal. 제2항에 있어서,
상기 지상국은,
신호 디스플레딩(dispreading)을 하여, 상기 변환된 신호에서 상기 GNSS 신호와 상기 조난신호를 분리하는 것을 특징으로 하는 저전력 측위 성능이 향상된 측위 시스템.
The method of claim 2,
The above ground stations,
A positioning system with improved low power positioning performance, characterized in that the GNSS signal and the distress signal are separated from the converted signal by signal dispreading.
 안테나를 통해, GNSS(GPS, Glonass, Galileo, Compass) 신호를 수신하는 단계;
탐색구조단말기에 의해, 상기 GNSS 신호를 조난신호의 송출 주파수로 변환한 후, 상기 조난신호와 다중화하여(Muxing) 송출하는 단계;
탐색구조 위성을 통해, 상기 송출된 신호를 수신한 후 상기 수신된 신호를 위성의 송출 주파수로 주파수를 변환하여 송출하는 단계; 및
지상국에 의해, 상기 탐색구조 위성으로부터 상기 변환된 신호를 수신하고, 상기 변환된 신호로부터 상기 GNSS 신호와 상기 조난신호를 분리하고, 상기 GNSS 신호를 신호처리하여 상기 GNSS 신호로부터 상기 탐색구조단말기의 위치를 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 저전력 측위 성능이 향상된 측위 방법.Receiving a GNSS (GPS, Glonass, Galileo, Compass) signal through an antenna;
Converting the GNSS signal into a transmission frequency of a distress signal by a search rescue terminal, and then multiplexing it with the distress signal and transmitting the same;
After receiving the transmitted signal through a search structure satellite, converting the frequency of the received signal to a transmission frequency of the satellite and transmitting the transmitted signal; And
The ground station receives the converted signal from the search and rescue satellite, separates the GNSS signal and the distress signal from the converted signal, and processes the GNSS signal to process the location of the search and rescue terminal from the GNSS signal. Calculating a; positioning method with improved low-power positioning performance comprising a. 제4항에 있어서,
상기 탐색구조단말기에 의해, 상기 GNSS 신호를 변환하는 단계는,
상기 안테나를 통해 수신된 GNSS 신호를 상기 조난신호의 송출 주파수로 하향변환(Down Conversion)하는 단계와,
상기 하향변환 하는 단계에 의해 변환된 아날로그 신호를 상기 조난신호와 다중화(Muxing)하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 저전력 측위 성능이 향상된 측위 방법. The method of claim 4,
By the search structure terminal, the step of converting the GNSS signal,
Down converting the GNSS signal received through the antenna to a transmission frequency of the distress signal; and
And the step of multiplexing the analog signal converted by the downconverting step with the distress signal; and positioning method with improved low-power positioning performance. 제5항에 있어서,
상기 지상국에 의해, 상기 변환된 신호로부터 상기 GNSS 신호와 상기 조난신호를 분리하는 단계는,
신호 디스플레딩(dispreading)을 하여, 상기 변환된 신호에서 상기 GNSS 신호와 상기 조난신호를 분리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 저전력 측위 성능이 향상된 측위 방법.
The method of claim 5,
Separating the GNSS signal and the distress signal from the converted signal by the ground station,
And separating the GNSS signal and the distress signal from the converted signal by performing signal dispreading. 14. A positioning method with improved low-power positioning performance.
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